Река жизни
Шрифт:
Система транспортировки кислорода кровью почти никогда не работает вхолостую. Однако следует упомянуть об одном нарушении, которое может оказаться чрезвычайно опасным: гемоглобин легко соединяется с кислородом, но еще быстрее он поглощает угарный газ, не имеющий ровно никакой ценности для жизненных процессов в клетках.
Если в воздухе имеется равный объем кислорода и угарного газа, гемоглобин на одну часть столь необходимого телу кислорода усвоит 250 частей совершенно бесполезной окиси углерода. Поэтому даже при относительно небольшом содержании угарного газа в атмосфере транспортные средства гемоглобина быстро насыщаются этим бесполезным газом, тем самым лишая организм кислорода.
Не считая этой внешней опасности, от которой не застрахован даже абсолютно здоровый человек, система переноса кислорода с помощью гемоглобина с точки зрения своей эффективности представляется вершиной совершенства. Разумеется, это не исключает возможности ее усовершенствования в будущем либо путем продолжающегося естественного отбора, либо благодаря сознательным и целенаправленным усилиям человека. В конце концов природе понадобилось, вероятно, не меньше миллиарда лет, полных ошибок и неудач, прежде чем она создала гемоглобин. А химия как наука существует всего несколько веков!
Транспортировка кровью питательных веществ — химических продуктов пищеварения — не менее важна, чем перенос кислорода. Без нее остановились бы процессы обмена веществ, которые питают жизнь. Каждая клетка нашего тела — это своеобразный химический завод, нуждающийся в постоянном пополнении запасов сырья. Дыхание снабжает клетки кислородом. Питание доставляет им основные химические продукты — аминокислоты, сахара, жиры и жирные кислоты, минеральные соли и витамины.
Все эти вещества, равно как и кислород, с которым они соединяются в процессе внутриклеточного сгорания, являются важнейшими компонентами процесса обмена веществ.
Как известно, метаболизм, или обмен веществ, состоит из двух основных процессов: анаболизма и катаболизма, создания и разрушения веществ организма. В анаболическом процессе простые продукты пищеварения, поступая в клетки, подвергаются химической обработке и превращаются в необходимые организму вещества — кровь, новые клетки, кости, мышцы и другие субстанции, необходимые для жизни, здоровья и роста.
Катаболизм — процесс разрушения тканей тела. Пораженные и изношенные клетки и ткани, потерявшие свою ценность, бесполезные, перерабатываются в простые химические вещества. Они либо накапливаются и затем вновь используются в прежней или же аналогичной форме — подобно тому как железо гемоглобина вновь употребляется при создании новых красных телец, — либо же уничтожаются и выводятся из организма как отходы.
Во время окисления и других процессов катаболизма высвобождается энергия. Именно эта энергия заставляет биться сердце, позволяет человеку осуществлять процессы дыхания и пережевывания пищи, бежать за уходящим трамваем и совершать бесчисленные физические действия.
Как можно убедиться даже на основании этого краткого описания, метаболизм — это биохимическое проявление самой жизни; транспортировка веществ, участвующих в этом процессе, относится к функции крови и родственных ей жидкостей.
Прежде чем питательные вещества из съеденной нами пищи поступят в различные части тела, они должны быть разложены при помощи процесса пищеварения до мельчайших молекул, способных проходить сквозь поры кишечных мембран. Как это ни странно, пищеварительный тракт не считается частью, внутренней среды организма. По сути дела, это огромный комплекс трубок и связанных с ними органов, окруженных нашим телом. Это объясняет, почему в пищеварительном тракте функционируют мощные кислоты, в то время как внутренняя среда тела должна быть щелочной. Если бы эти кислоты действительно находились во внутренней среде человека, они настолько изменили бы ее, что это могло привести к смерти.
Во время процесса пищеварения углеводы, заключенные в пище, превращаются в простые сахара, например глюкозу, а жиры распадаются на глицерин и простые жирные кислоты. Сложнейшие белки превращаются в аминокислотные компоненты, из которых около 25 видов нам уже известны. Переработанная таким образом в эти простейшие молекулы пища готова для проникновения во внутреннюю среду организма.
Тончайшие древовидные выросты, являющиеся частью слизистой оболочки, выстилающей внутреннюю поверхность тонкой кишки, доставляют переваренные продукты в кровь и лимфу. Эти крошечные выросты, носящие название ворсинок, состоят из центрально расположенного одиночного лимфатического сосуда и капиллярной петли. Каждая ворсинка покрыта одним слоем клеток, вырабатывающих слизь, которые служат барьером между системой пищеварения и сосудами, расположенными внутри ворсинок. Всего насчитывается около 5 миллионов ворсинок, расположенных так тесно друг к другу, что это придает внутренней поверхности кишки бархатистый вид. Процесс усвоения пищи базируется на тех же основных принципах, что и происходящее в легких усвоение кислорода. Концентрация и давление каждого пищевого вещества в кишечнике выше, чем в крови и лимфе, протекающих через ворсинки. Поэтому мельчайшие молекулы, в которые превращается наша пища, легко проникают через поры на поверхности ворсинок и попадают в расположенные внутри них мелкие сосуды.
Глюкоза, аминокислоты и часть жиров проникают в кровь капилляров. Остальные жиры поступают в лимфу. С помощью ворсинок кровь усваивает витамины, неорганические соли и микроэлементы, а также воду; частично вода поступает в кровь и через толстую кишку.
Несомые кровотоком основные питательные вещества попадают в воротную вену и доставляются прямо в печень, величайшую железу и самый крупный «химический завод» организма человека. Здесь продукты пищеварения перерабатываются в другие необходимые телу вещества, откладываются про запас или же без изменений вновь направляются в кровь. Отдельные аминокислоты, попадая в печень, превращаются в такие белки крови, как альбумин и фибриноген. Другие перерабатываются в белковые вещества, необходимые для роста или восстановления тканей, а остальные в своей простейшей форме посылаются к клеткам и тканям тела, которые подхватывают их и тут же используют в соответствии со своими нуждами.
Часть поступающей в печень глюкозы непосредственно направляется в систему кровообращения, которая разносит ее в растворенном в плазме состоянии. В этом виде сахар может быть доставлен к любой клетке и ткани, нуждающимся в источнике энергии. Глюкоза, которая в данный момент организму не нужна, перерабатывается в печени в более сложный сахар — гликоген, который откладывается в печени про запас. Как только количество сахара в крови падает ниже нормы, гликоген вновь превращается в глюкозу и поступает в систему кровообращения.
Так благодаря реакции печени на сигналы, поступающие из крови, содержание в теле транспортабельного сахара поддерживается на относительно постоянном уровне.
Процессу усвоения клетками глюкозы и превращения ее в мышечную и другие виды энергии помогает инсулин. Этот гормон поступает в кровь из клеток поджелудочной железы. Детальный механизм действия инсулина до сих пор неизвестен. Известно лишь, что отсутствие его в крови человека или же недостаточная активность вызывает тяжелое заболевание — сахарный диабет, для которого характерна неспособность организма использовать углеводы в качестве источников энергии.